Comment fonctionne une balance ? Des poids à la balance numérique
Pendant des siècles, peser consistait à comparer une masse inconnue à des masses connues. Aujourd’hui, une balance de cuisine transforme une déformation minuscule en signal électrique.
800 g
La balance classique à deux plateaux
Sur une balance à bras égaux, l’objet est posé sur un plateau et des masses connues sur l’autre. Lorsque le fléau revient à l’horizontale, les forces de pesanteur se compensent. Comme les deux côtés subissent le même champ de gravité, la comparaison permet de déterminer la masse de l’objet.
On ajoutait des masses marquées jusqu’à retrouver l’équilibre : par exemple 500 g, puis 200 g, puis 100 g. Si le fléau revient au zéro, l’objet a la même masse que leur somme, ici 800 g. C’est réellement ainsi que l’on pesait au marché, en pharmacie ou dans de nombreux laboratoires il n’y a encore pas si longtemps.
La balance ancienne est avant tout un comparateur. Elle n’a pas besoin de connaître précisément la valeur locale de g pour comparer deux masses placées au même endroit.
Ce que mesure une balance numérique
La plupart des balances domestiques modernes utilisent une ou plusieurs cellules de charge. Un élément métallique se déforme d’une quantité infime sous l’effet de la charge. Des jauges de contrainte collées dessus voient alors leur résistance électrique varier.
L’électronique mesure cette variation minuscule, l’amplifie puis la convertit en une masse affichée après étalonnage. La balance ressent donc d’abord une force, puis traduit le signal en grammes ou en kilogrammes.
À l’équilibre : 500 + 200 + 100 = 800 g. L’objet placé sur l’autre plateau a donc une masse de 800 g.
Sur notre exemple, l’écran affiche 800 g pour faire le lien avec la balance mécanique juste à côté : c’est le même objet. L’ancienne balance obtient 800 g en comparant l’objet à trois masses connues ; la balance numérique obtient la même valeur en mesurant la très légère déformation de sa cellule de charge.
En cuisine : masse, volume et densité
Les recettes mélangent souvent grammes et millilitres, mais ce ne sont pas les mêmes grandeurs. Le gramme mesure une masse ; le millilitre mesure un volume. Pour passer de l’un à l’autre, il faut connaître la densité de l’ingrédient. L’eau est proche de 1 g/mL à température ambiante, mais la farine, l’huile, le miel ou le sucre ne le sont pas.